1.1.2 三次设计

线外质量工程学认为，产品或过程的优化设计分为三个阶段进行。

1. 系统设计

第一个阶段是系统设计。系统设计的目的是发明一个新系统。系统设计要有创造性，可以申请专利保护。如果有了一个新系统，在一定的条件下经测试可行，那么系统设计就完成了。

2. 参数设计

第二个阶段是参数设计。为了使系统在各种制造条件和用户使用条件下具有稳健性，应对系统进行稳健参数设计。稳健参数设计就是选择系统中各个参数名义值的最佳组合，使得系统能够抵抗各种噪声的干扰，具有稳健性。

3. 容差设计

第三个阶段是容差设计。通过在质量和成本之间进行权衡，确定各个参数的公差范围。质量损失函数可以将质量换算为损失，从而确定原材料或元器件的质量水平是否需要提高。应该注意到，通过容差设计改进产品质量会导致成本的提高，但是质量总损失会降低。

在三次设计中，系统设计是基础（解决从无到有的问题），参数设计是核心（解决高质量、低成本、短周期的问题），容差设计是锦上添花（在保证质量总损失最小的前提下，确定最适宜的质量水平）。但是，许多产品设计工程师不知道稳健参数设计，不知道在很多情况下不增加成本就可以改进产品功能的稳健性。因此，系统设计完成后只能要求工程师通过容差设计来改进产品质量，结果是稳健性改进有限，但成本却大幅度提高。